[发明专利]一种增强空间感知的三维流线照明方法

摘要

本发明涉及一种流线照明方法，特别涉及一种增强空间感知的三维流线照明方法，属于三维流场可视化效果增强技术领域。本发明是将三维流线看作三维流面的采样，通过给三维流线构造一个依赖于视点的微流面来计算流线的光照效果。给出了流线采样点处微流面的构造方法，以及微流面法向量的计算方法。根据得到的微流面法向量，再按照一般的面反射光照模型，计算流线的光照效果。本发明的方法克服了最大反射光模型所存在的双向阴影问题，以及圆柱平均模型所存在的空间混淆问题；改善了三维流线的光照效果，增强了三维流线图的空间感知，能更好的呈现三维流线的空间结构；可以增强基于流线的三维流场可视化效果。

主权项

一种增强空间感知的三维流线照明方法，其特征在于包括以下步骤：（1）输入三维流场数据以及相应的三维流线数据；（2）对于给定的观察方向V，以及三维流场中任意流线上的任意采样点o和该采样点o的切向量T，建立以o为原点的直角参考坐标系(T,N,B)，其中B=(T×V)/||T×V||，N=(B×T)；（3）在采样点o的邻域内，沿B轴分别在o的两侧各选一个基准参考点，令其为基准参考点a和基准参考点b；从三维流场数据中获取基准参考点a和b的流场方向作为基准向量，令其分别为Ta和Tb；（4）在基准参考点a和b的邻域内分别沿基准向量Ta和Tb的方向各选取一个法向参考点，令其分别为点c和点d；根据法向参考点c和d，构造流线采样点o的法向向量No；（5）基于步骤（4）确定的法向向量No，按照现有的面反射光照模型计算流线采样点o的光照强度I；其中面反射光照模型可以是但不限于Phong模型、Phong/Blinn模型或Whitted模型；（6）重复步骤（2）到步骤（5），完成所有流线上所有采样点的光照强度计算，绘制所有流线得到添加了光照效果的三维流线图。